色差測(cè)試——Delta E

在開(kāi)始我們今天的內(nèi)容前，先來(lái)看張照片

很明顯，同一張圖片在不同手機(jī)上顯示出來(lái)的效果是不一樣的，造成這個(gè)現(xiàn)象的一個(gè)很重要的因素是屏幕顯示效果的顏色差異，在光學(xué)評(píng)價(jià)體系中叫做色差。簡(jiǎn)單解釋，色差就是顏色的差別。結(jié)合上圖，我們可以理解為每臺(tái)手機(jī)的顯示屏與原始圖像相比都有顏色上的差別。那么越接近原始圖的那個(gè)屏則可認(rèn)為其表現(xiàn)*好。

國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）成立于20世紀(jì)初，旨在對(duì)測(cè)色、測(cè)光和成像等領(lǐng)域進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。從20世紀(jì)30年代開(kāi)始，CIE就已經(jīng)著手對(duì)色差展開(kāi)了研究，并于1976年提出了DeltaE的概念——DeltaE是一種度量標(biāo)準(zhǔn)，用于量化兩種色彩之間的差異。DeltaE數(shù)值表示的是“顯示色彩”與“輸入內(nèi)容的原始色彩標(biāo)準(zhǔn)”之間的差異。DeltaE值越低就表示準(zhǔn)確度越高，DeltaE值越高就表示色差越明顯。

通常行業(yè)內(nèi)常用的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別為：1976年定義的標(biāo)準(zhǔn)DeltaEa*b*也叫CIELAB，1995年正式推行的DeltaE94也叫CIE94，以及現(xiàn)在還在實(shí)行的標(biāo)準(zhǔn)DeltaE2000也寫作DeltaE00又稱為CIE2000。DeltaE2000是由CIE專門成立的工業(yè)色差評(píng)價(jià)的色相和明度相關(guān)修正技術(shù)委員會(huì)TC1-47在2000年時(shí)提出的。其目的是為了進(jìn)一步改善工業(yè)色差評(píng)價(jià)的視覺(jué)一致性，向用色工業(yè)提供物體色判斷的標(biāo)準(zhǔn)。

色差公式發(fā)展歷程表 

CIE 1976 LAB 顏色空間簡(jiǎn)寫為CIELAB，在許多文獻(xiàn)上，也稱CIE 1976 L*a*b* (簡(jiǎn)寫為CIE L*a*b*)顏色空間，或者叫做CIELAB/CIEL*A*B*色差制(CIELAB color difference metric)。CIELAB 顏色系統(tǒng)是使用*廣泛的物體顏色度量方法，并作為度量顏色的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。與 CIE 1931 XYZ 顏色空間相比，CIELAB 顏色空間對(duì)顏色的描述與視覺(jué)感知更加符合。使用CIEL*a*b*顏色空間時(shí)，光亮度、色調(diào)和飽和度都能夠獨(dú)立調(diào)整，因此，在不改變整個(gè)圖像或者亮度的情況下，可以改變整個(gè)圖像的顏色。

CIELAB 系統(tǒng)使用的坐標(biāo)叫做對(duì)色坐標(biāo)(opponent color coordinate)，如上圖中所示。使用對(duì)色坐標(biāo)的想法來(lái)自這樣的概念：顏色不能同時(shí)是紅和綠，或者同時(shí)是黃和藍(lán)，但顏色可以被認(rèn)為是紅和黃、紅和藍(lán)、綠和黃以及綠和藍(lán)的組合。CIELAB使用L*,a*和b*坐標(biāo)軸定義CIE顏色空間。其中，L*值代表光亮度，其值從0(黑色)～100(白色)。a*和b*代表色度坐標(biāo)，其中a*代表紅-綠軸，b*代表黃-藍(lán)軸，它們的值從127到-128。a* = b* = 0表示無(wú)色，因此L*就代表從黑到白的比例系數(shù)。

DeltaEa*b*色差公式

是不是看起來(lái)很熟悉？

的確，你看到的是一個(gè)翻版的歐幾里得距離公式，因?yàn)镃IELAB色彩空間是作為一個(gè)色彩點(diǎn)的三維矩陣創(chuàng)建的。

LAB色彩空間里的兩個(gè)點(diǎn)

DeltaEa*b*優(yōu)點(diǎn)是能夠以數(shù)據(jù)的方式表示兩個(gè)顏色的差別，但由于計(jì)算是線性的，不能很好的反映人眼對(duì)色彩差別的真實(shí)感受，且無(wú)法解決LAB色彩空間均勻度的問(wèn)題。那么為了解決DeltaEa*b*的缺點(diǎn)，CIE進(jìn)行了公式的改進(jìn)，名為DeltaE94，新的公式考慮到了每個(gè)亮度、色度和色調(diào)值的加權(quán)因素。

DeltaE94色差公式

DeltaE94將給定的基準(zhǔn)值轉(zhuǎn)換為CIE L*C*h（Lch）。與DeltaEa*b*相比，Lch將色調(diào)表示為一個(gè)角度，而不是無(wú)限的顏色點(diǎn)，這使我們能夠更容易地對(duì)色調(diào)進(jìn)行故障排除和計(jì)算。

Lab在4條色軸上對(duì)色調(diào)進(jìn)行分組；Lch在角度上進(jìn)行分組

DeltaE94肯定是要優(yōu)于DeltaEa*b*的，但對(duì)于感知亮度方面，仍有不足之處，比如整體亮度相近但色調(diào)差異很大的兩種顏色，DeltaE94的表征能力還是有所欠缺。最終CIE通過(guò)對(duì)原有公式的進(jìn)一步完善，推出了目前來(lái)講最復(fù)雜但也最準(zhǔn)確的色差算法，DeltaE2000。

DeltaE2000色差公式

上圖是色差隨RGB亮度變化曲線，結(jié)果顯而易見(jiàn)，DeltaE2000正確地隨著亮度的變化而變化，他在亮度從黑變白時(shí)保持了正確的權(quán)重，DeltaE94就不太正確。另外，DeltaE2000也有效的解決了，由于人眼與色差計(jì)在色度圖中不同位置的色彩評(píng)估方法和形狀上的差異，引起的許多色彩評(píng)定時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)與目測(cè)結(jié)論不匹配的問(wèn)題。總而言之，DeltaE2000在理論上是目前和人的視覺(jué)最能夠相匹配的評(píng)價(jià)方式。在光學(xué)顯示測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中，DeltaE2000測(cè)試又進(jìn)行了細(xì)分，要對(duì)124種顏色進(jìn)行測(cè)試。

弗士達(dá)科學(xué)儀器有限公司，作為一家專注顯示行業(yè)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)解決方案的企業(yè)，將各色偏的測(cè)試進(jìn)行了系統(tǒng)化的集成。

每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目中，軟件都會(huì)自動(dòng)控制測(cè)試產(chǎn)品信號(hào)發(fā)生裝置依次將測(cè)試圖像輸出至待測(cè)樣品上，每輸出一張，對(duì)應(yīng)控制儀器將其光學(xué)物理量讀出，并后臺(tái)按照公式進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，整個(gè)測(cè)試過(guò)程*無(wú)需人員介入。

在DeltaE2000測(cè)試中還含有JNCD值的計(jì)算，用戶選中任一測(cè)試圖序，軟件界面中的色度分布圖內(nèi)還對(duì)應(yīng)顯示標(biāo)準(zhǔn)值位置及實(shí)際測(cè)試值位置，更加直觀的觀察到色差程度。

同時(shí)，為了滿足不同用戶的測(cè)試需求，弗士達(dá)針對(duì)不同類型不同尺寸的手機(jī)、平板、筆記本、顯示器、電視等整機(jī)及模組都進(jìn)行了專項(xiàng)開(kāi)發(fā)，制作了專業(yè)的測(cè)試系統(tǒng)。

弗士達(dá)專業(yè)測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)支持目前行業(yè)中所常用的各系列的光學(xué)儀器，信號(hào)控制方面已應(yīng)用在測(cè)試端的也都**集成，用于整機(jī)的Android系統(tǒng)、IOS系統(tǒng)、Windows系統(tǒng)信號(hào)控制功能也都已經(jīng)進(jìn)行了相應(yīng)的完善。目前該套測(cè)試系統(tǒng)已交付使用累計(jì)超過(guò)了1000套，得到了業(yè)內(nèi)用戶的認(rèn)可，今后仍會(huì)繼續(xù)專注于顯示測(cè)試領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)，為滿足更多用戶測(cè)試需求盡一份力量。